某天然气处理终端索拉C406压缩机解体检修技术总结

曾强 叶仕生

摘 要：中海石油某天然气处理终端选用索拉透平公司Mars90燃气轮机驱动C406压缩机，为天然气增压外输提供动力。该机组运行已超15年，智能化项目激光气体泄漏检测系统监测发现压缩机端面存在泄漏。鉴于此，对泄漏原因进行现场排查分析，对压缩机进行解体维修，以突破国外厂家技术封锁，解决压缩机检修“卡脖子”技术难题，完成自主检修和技术创新总结。

关键词：燃气透平;压缩机;解体检修;运行测试

中图分类号：TE974    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）12-0080-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.022

0    引言

索拉透平公司是全球領先的工业燃气轮机制造商，其产品在全球范围的石油、天然气及发电项目的开发中扮演着重要角色。中海石油某天然气处理终端选用索拉透平公司Mars90燃气轮机驱动C406压缩机[1]，为天然气增压外输提供动力。C406压缩机为筒式压缩机，索拉型号为C4066TEA-0287，压缩机转速13 000 r/min，六级压缩，入口压力3.5 MPa，出口压力7 MPa，天然气外输量460万m3/d。压缩机高压侧、低压侧均采用干气密封、辅助缓冲气密封的密封形式。

1    压缩机故障背景

该终端索拉压缩机已运行超15年，智能化项目激光气体泄漏检测系统投用，监测发现两台压缩机高压侧端面密封存在天然气泄漏。使用手持式红外测漏仪测得天然气泄漏浓度最大为11 270 ppm*m，使用传统便携式探测仪检测端盖处可燃气体浓度为90%LEL。干气外输压缩机是终端的核心设施，设备故障不仅会直接影响生产，天然气泄漏量继续增大的话，还可能会引起火灾爆炸，造成灾难性事故。因此，公司将其列入重点隐患进行跟踪解决。

经与索拉美国沟通，厂家给出了4种维修方案，但考虑到国际疫情形势的影响和现场安全生产的需求，最终双方没有就维修方案达成一致意见。厂家以技术保密为由，拒绝向现场提供维修方案和技术支持，强调必须由授权的厂家工程师进行维修。为推进关键机组自主检修、强化“卡脖子”技术攻关，公司决定开展自主解体检修，突破国外技术封锁。

2    故障分析诊断

2.1    C406压缩机端盖泄漏故障分析

公司多次组织技术力量讨论，剖析压缩机完工资料[2]和结构图纸[3]，并查阅相关筒式压缩机参考文献[4]。考虑到压缩机已使用多年的实际情况，初步判断故障原因为高压侧端盖密封的四道静密封老化泄漏，同时干气密封、缓冲气密封也存在损伤失效的可能，现场随即下单采购维修所需备件和专用工具。

2.2    C406压缩机解体检修技术难点

（1）解体维修需要拆检干气密封、缓冲气密封、压缩机轴承、端盖以及附属仪器仪表，缺少厂家维修方案和技术支持;

（2）缺少装配参数，压缩机转速高达13 000 r/min，出口压力7 MPa，安装精度很高，定位尺寸为0.01 mm量级，稍有偏差就可能造成机组损坏，但厂家拒绝提供相关装配数据;

（3）解体压缩机需要使用大量专用工具，但厂家未提供使用说明，现场人员需要反复摸索尝试;

（4）压缩机为高速旋转机械，对中难度大，对中工艺要求极高。

3    压缩机故障维修和技术总结

3.1    机组解体拆检关键点

（1）拆卸连轴节：连轴节前后对齐位置做好标记，安装黄色压紧螺栓（注意压缩机端的螺栓是短的，齿轮箱端的黄螺栓是长的），压紧螺栓时要均匀上紧，有一定间隙后拆下连轴节，取出垫片。

（2）拆除振动探头和温度探头：拆掉探头底部固定法兰，从航空插座对接处拔出，用内六角松开底座固定板，用螺栓刀撬开航空插座下部，松开锁紧环取出航空插座，对线进行标记，使用专用工具将线分别拆除。

（3）拆卸靠背轮：先拆卸靠背轮锁紧螺母，使用专用工具FT44518，卡住锁紧螺母，使用扳手将非驱动端盘车位卡住，旋转拆除靠背轮锁紧螺母，注意压缩机不能反向旋转。使用专用工具FT44514套在轴上拧紧，再用中间顶丝顶出靠背轮。

（4）测量压缩机轴向窜动：压缩机非驱动端安装百分表，在驱动端盘车并用力往非驱动端推，测量最大的轴向窜动，记录数值后不要动百分表，作为后期回装依据。

（5）拆除轴承：拆开轴承座锁紧环螺栓，用顶丝将锁紧环顶出，用螺栓刀将轴承座保持环取出（顺序：右上左下），注意不要用力过大损坏保持环，并做好标记。安装专用工具FT44509-1，先安装后四根固定螺杆，将螺母套上，再安装FT44509-1，连接FT44509-3，上方安装吊装葫芦。FT44509-1内的6颗螺栓孔与轴承座螺栓孔对齐，上紧螺栓。均匀缓慢地将固定螺杆的螺母往外拧，拉出轴承座。

（6）拆卸缓冲气密封：安装专用工具FT44507-100，使用4颗螺栓固定。用3根长螺杆从圆盘B点拆入，对齐缓冲器密封螺栓孔并上紧，利用长螺杆缓慢均匀将缓冲器密封拔出。

（7）拆卸干气密封：拆除轴保护套FT44505，安装轴保护套工具FT44501。盘车对齐干气密封内环与外环的螺栓孔，安装干气密封拆装专用端盖，干气密封上有个定位销，检查确认螺栓孔已经对齐，上紧固定内六角螺栓。安装专用工具FT44507-100，使用长螺杆将干气密封拉出，检查干气密封，发现端面有轻微磨损，更换修复易损件。

（8）拆除压缩机端盖：拆除端盖锁紧环，拆除保持环并做好标记。安装专用工具FT44510，用3根长螺杆与端盖连接，缓慢均匀地将端盖拉出一点，安装吊装工具，调整好重心，将端盖拉出。

（9）对端盖密封、压缩机内部密封面进行检查：发现端盖四道密封明显老化变形，无弹性余量，拆出后无法恢复到原来形状，证实了失效推测。失效的密封如图1所示。

3.2    更换密封、回装机组

（1）测量端盖配合面到转子/定子模块组件后表面的距离N=66.64 mm，测量从排气端盖配合面到垫片配合面的距离M=68.44 mm，由M-N的尺寸加上0.005 in（0.127 mm）的值（68.44-66.64+0.127=1.927 mm）确定垫片的厚度，对垫片进行调整。

（2）回装端盖：对端盖进行清洁，更换端盖密封。在端盖和压气机排气端配合面喷Molycote 321，安装专用工具FT45510，将端盖吊起，注意定位销与端盖顶部对齐，使用顶丝在三点均匀推动，缓慢将端盖推进压缩机腔体内。

（3）回装干气密封：安装干气密封拆装盖板，内圈内六角螺栓松掉2～3圈，拉起放松盖板几次，确认弹簧动作正常，密封内部O圈没有被卡住，保持内六角处于拆松状态，以缓解安装过程中轴/孔不对中现象。安装专用工具FT44507，将圆盘固定好垂直，3根螺杆插入干气密封端盖，缓慢均匀地将干气密封推入到位，推入时注意干气密封是否有偏移。

（4）回装缓冲气密封：对缓冲气密封进行清洁，更换O圈。使用专用工具FT44507，将缓冲器密封定位销与干气密封销钉对齐，缓慢均匀推入。测量第三凸台到缓冲器密封内环（127.10 mm）和外环的距离（127.16 mm），与拆卸数据对比。

（5）回装轴承：对轴承座进行清洁，更换轴承座O圈。使用FT44509将轴承座缓慢均匀推入压缩机壳体，注意轴承座定位槽与缓冲器定位销对齐。到位后测量压缩机外面到軸承端面的距离（79.43 mm），与拆卸数据对比。将轴承温度探头线从孔穿出，连接航空插座，连接前测量下RTD探头阻值是否正常（阻值RAB=110.7 Ω，RCD=111.2 Ω，REF=111.5 Ω）。

（6）机组对中调整：索拉对中使用其具有自主知识产权的对中软件，不提供给现场使用。为突破这一技术瓶颈，现场依据双表法机械对中原理，构建数学模型，推导计算公式，并进行试验校正，最终实现了双表法4种模式调整值的精确计算。然后按照计算逻辑，编写代码，汇编成软件，成功完成了基于双表法的对中计算软件开发。该软件已经取得了国家计算机软件著作权，证书编号：软著登字第8165996号。齿轮箱与压缩机对中标准如表1所示，此次对中结果如图2所示。

3.3    启机测试

先手动盘车，机组运转顺畅，再启动机组，怠速测试，用手持激光气体检测仪进行检测，压缩机充压到2.5 MPa时，未发现天然气泄漏。

怠速运行稳定后，开始逐步加压持续监控，怠速状态下出口压力为3.4 MPa时，检测未发现天然气泄漏。逐步加载到出口压力6.38 MPa，使用激光检测仪测量端盖，未发现天然气泄漏，且机组各项运行参数正常，压缩机解体维修取得一次性成功。

4    结语

面对国外厂家技术封锁，公司组织技术力量开展自主攻关，历时半个月顺利完成压缩机端盖密封解体检修作业。通过排查发现端盖密封老化失效、干气密封轻微损伤，并进行了修复更换，排除设备隐患的同时，一举解决国外压缩机检修“卡脖子”技术难题，为推动压缩机本地化维修奠定了基础，大大提升了公司自主检修能力，为后续此类检维修作业锻炼了队伍，积累了经验，也为其他“卡脖子”工程的技术攻关指明了方向。

[参考文献]

[1] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Maintenance Instruction[Z].

[2] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Illustrated Parts List[Z].

[3] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Electric Schematic[Z].

[4] 靳兆文.压缩机运行与维修实用技术[M].北京：化学工业出版社，2014.

收稿日期：2022-03-29

作者简介：曾强（1989—），男，四川仁寿人，工程师，研究方向：海上石油装备。